JP2010084995A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】大きな給湯能力が得られ、かつ、給湯動作中に急激な出湯流量の減少が生じない貯湯式給湯システムを提供する。
【解決手段】貯湯タンク１の温水を用いて給湯を開始する際に、制御手段４が貯湯タンク１内の蓄熱量と予想蓄熱量とを比較して、その比較の結果、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量を越えていると判断したときは、給湯初期から給湯能力に制限を設けることなく給湯が開始させる。一方、貯湯タンク内１の蓄熱量が予想蓄熱量に満たないと判断された場合には、給湯初期の時点から給湯能力を補助熱源機２の給湯能力に制限して給湯を開始する。上記予想蓄熱量は、貯湯タンク１の湯切れ判定のための最低蓄熱量に対して、１回の給湯動作（連続出湯）で必要となる蓄熱量の予想値を加算した値が用いられる。
【選択図】 図１

Description

この発明は貯湯式給湯システムに関し、より詳細には、給湯用の温水を貯湯するための貯湯タンクを備えた貯湯式給湯システムに関する。

貯湯タンク内に温水を貯留し、このタンク内の温水を用いて給湯を行うように構成した貯湯式の給湯システムにおいては、貯湯タンクの沸き上げや沸き増しを行うための加熱手段（たとえば、ガスエンジンや燃料電池などの排熱を回収する排熱回収型の熱交換器）とは別に、貯湯タンク内の温水が不足（湯切れ）したときでも所望の給湯設定温度での給湯が行えるようにするための補助熱源機（たとえば、瞬間式の給湯装置）が備えられている。

ところで、この種の給湯システムでは、貯湯タンクの湯切れに伴って補助熱源機を起動させるにあたり、補助熱源機の立ち上がりの遅れや、貯湯タンク内の蓄熱量（残湯量）を検知する温度センサの検知遅れなどを考慮して、貯湯タンク内の湯切れ判定を行う最低蓄熱量が設定されており、貯湯タンク内の蓄熱量がこの最低蓄熱量よりも大きい場合には貯湯タンク内の温水を用いて給湯を行い、貯湯タンク内の蓄熱量が最低蓄熱量に満たない場合には補助熱源機を用いて給湯を行うように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第３９７９９０９号公報

しかしながら、このように構成された給湯システムにおいては、以下のような問題があり、その改善が望まれていた。

すなわち、この種の貯湯式の給湯システムでは、貯湯タンク内に高温の温水が十分に貯湯されている場合は瞬間式の給湯装置に比べて大きな給湯能力での給湯が可能であるという利点があるが、貯湯タンク内の温水量が十分でない場合には、給湯動作中（たとえば、シャワー使用時のように連続給湯中）に貯湯タンク内の蓄熱量が最低蓄熱量まで低下し、その時点で貯湯タンクによる給湯から給湯能力の小さな補助熱源機による給湯に切り替わってしまい、給湯設定温度を維持するために出湯流量が急激に減少し、ユーザに不快感を与えることがあった。

一方、このような問題を解消するため、近時の貯湯式給湯システムにおいては、貯湯タンク内の蓄熱量にかかわらず、貯湯タンクから給湯を行う場合の給湯能力を、給湯初期の時点から補助熱源機の給湯能力に制限して（補助熱源機の給湯能力に合わせて給湯能力を絞った状態で）給湯を行うものが提案されている。しかし、このように貯湯タンクからの給湯の給湯能力を予め制限する構成では、大きな給湯能力が得られる貯湯式給湯システムの利点が減殺されてしまい、シャワー使用時のように大量の温水を使用する場合に出湯流量不足を感じることがあった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、大きな給湯能力が得られ、かつ、給湯動作中に急激な出湯流量の減少が生じない貯湯式給湯システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の貯湯式給湯システムは、蓄熱槽の蓄熱量に基づいて上記蓄熱槽からの給湯と補助熱源機を用いた給湯とを切り替えて給湯する構成を備え、上記蓄熱槽内の蓄熱量が予め設定された最低蓄熱量よりも大きい場合には蓄熱槽からの給湯を行い、蓄熱槽内の蓄熱量が上記最低蓄熱量に満たない場合には上記補助熱源機を用いた給湯を行うように構成された貯湯式給湯システムにおいて、上記最低蓄熱量に対し、一回の給湯動作で必要とされる蓄熱量を加えた予想蓄熱量を設定する予想蓄熱量設定手段を有し、制御手段が、蓄熱槽からの給湯開始時に蓄熱槽内の蓄熱量と上記予想蓄熱量とを比較して蓄熱槽内の蓄熱量が予想蓄熱量を越えているときには、給湯初期から上記補助熱源機の給湯能力を超える能力で蓄熱槽からの給湯を開始するように構成されていることを特徴とする。

すなわち、この貯湯式給湯システムによれば、蓄熱槽の温水を用いて給湯を開始する際に、制御手段が蓄熱槽内の蓄熱量と予想蓄熱量とを比較して、その比較の結果、蓄熱槽内の蓄熱量が予想蓄熱量を越えていると判断したときには、給湯初期から補助熱源機の給湯能力を超える大きな給湯能力で蓄熱槽からの給湯が開始されるので、ユーザは蓄熱槽が有する大きな給湯能力の範囲で大量の出湯を行わせることができる。したがって、たとえば、シャワーなどのような一時的な大量出湯に対応することができ、ユーザは出湯量不足を感じることなく快適に温水を使用することができる。

ここで、上記予想蓄熱量は、最低蓄熱量に対して一回の給湯動作で必要と予想される蓄熱量を加えた値が用いられる。この予想蓄熱量は、最低蓄熱量に対する加算分として、たとえば、給湯動作ごとに消費される蓄熱槽の蓄熱量を制御手段で監視・学習することにより得られた学習値を用いることができるほか、シャワー使用時のように一時的に大量の温水が使用される場合に必要な蓄熱槽の蓄熱量の経験値（換言すれば、経験等に基づいて設定される固定値）を用いることもできる。さらには、ユーザに任意が設定した値を用いることができる（この任意の設定には、上記学習値や経験値をユーザに修正させる場合も含まれる）。

そして、本発明は、その好適な実施態様として、上記制御手段は、上記蓄熱槽からの給湯開始時における蓄熱槽内の蓄熱量と上記予想蓄熱量との比較の結果、蓄熱槽内の蓄熱量が上記予想蓄熱量に満たないときには、給湯初期から給湯能力を上記補助熱源機の給湯能力に制限した状態で上記蓄熱槽からの給湯を開始するように構成されていることを特徴とする。

すなわち、蓄熱槽からの給湯開始時における蓄熱槽内の蓄熱量と予想蓄熱量との比較の結果、蓄熱槽内の蓄熱量が予想蓄熱量に満たないと判断された場合は、当該給湯動作中（連続給湯中）に蓄熱槽内の蓄熱量が上記最低蓄熱量を下回る可能性が高い。つまり、この場合、給湯動作中に蓄熱槽からの給湯から補助熱源機を用いた給湯に切り替わって出湯流量が急激に低下するおそれがある。そのため、この実施態様では、給湯初期の時点から蓄熱槽からの給湯能力を補助熱源機の給湯能力に制限した状態（換言すれば、蓄熱槽による給湯の給湯能力を給湯能力が低い補助熱源機の給湯能力に合わせて絞った状態）で給湯を開始する。これにより、給湯動作中に蓄熱槽からの給湯から補助熱源機を用いた給湯に切り替わっても出湯流量が低下することがなくなり、出湯流量の低下によりユーザが不快感を抱くことが回避される。

なお、この実施態様における上記給湯能力の制限は、蓄熱槽からの出湯経路上に設けられた出湯流量調整弁の制御によって行われることを特徴とする。すなわち、出湯流量調整弁の開度を絞ることによって、補助熱源機の給湯能力に合わせて自在に給湯能力の制限を行うことができる。その結果、補助熱源機が交換等されて補助熱源機の給湯能力が変更されてもそれに対応した制御を容易に行うことができる。

本発明の貯湯式給湯システムによれば、蓄熱槽からの給湯開始時に、蓄熱槽内の蓄熱量が予想蓄熱量より大きい場合には、給湯初期から補助熱源機の給湯能力を超える大きな給湯能力で蓄熱槽からの給湯が開始されるので、ユーザは蓄熱槽が有する大きな給湯能力で高温・大量の出湯を行わせることができる。したがって、シャワーのように一時的に大量出湯が必要な場合でも出湯量不足を感じることなく快適に温水を使用することができる。

一方、蓄熱槽からの給湯開始時に、蓄熱槽内の蓄熱量が予想蓄熱量に満たない場合には、給湯初期から給湯能力を補助熱源機の給湯能力に制限した状態で蓄熱槽からの給湯が開始されるので、給湯動作中に蓄熱槽からの給湯から補助熱源機を用いた給湯に切り替わっても出湯流量が低下することがなく、ユーザは出湯流量の急激な低下による不快感を抱くことなく快適に温水を使用することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、温水を貯湯する貯湯タンク（蓄熱槽）と、この貯湯タンク内の温水が湯切れ等した場合に用いられる補助熱源機とを備えた貯湯式給湯システムに適用される。図１は、このような貯湯式給湯システムの一例を示す概略構成図である。より詳細には、図１は、貯湯タンク１と補助熱源機２とが並列に接続されている給湯システムの一例を示している。

この図１に示す貯湯式給湯システムは、貯湯タンク１と、補助熱源機２と、湯水混合弁３と、制御手段４とを主要部として備えている。

貯湯タンク１は蓄熱槽を構成するものであって、本実施形態では、タンク内に温度成層を形成させつつ温水を貯湯する公知の態様の貯湯タンクが用いられる。この貯湯タンク１には、図示のように、その高さ方向に複数（図示例では４個）の温度センサ１１（図示例では１１ａ〜１１ｄ）が備えられている。これらの温度センサ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ貯湯タンク１内の湯水の温度を検知する検知手段として機能するとともに、貯湯タンク１内の蓄熱量、すなわち、所定温度以上あるいは所定の温度範囲にある温水の残存量（残湯量）を検知するための残湯量検知手段として機能する。つまり、これら温度センサ１１ａ〜１１ｄが貯湯タンク１の高さ方向に配設されることにより、制御手段４において貯湯タンク１内に形成される温水の温度成層の状態が監視できるように構成されている。

この貯湯タンク１の頂部および底部には、後述する各種配管と貯湯タンク１とを接続するための接続部（頂部には頂部接続部１２、底部には底部接続部１３）が設けられており、これら接続部１２，１３を介して貯湯タンク１への湯水の流入出が行われるようにされている。

具体的には、頂部接続部１２には、貯湯タンク１に貯留されている温水を湯水混合弁３に導入するための混合弁湯側流路１４と、上記補助熱源機２で加熱された温水を貯湯タンク１及び混合弁湯側流路１４に導入するための加熱流路１５とが接続されている。一方、底部接続部１３には、水源に接続された給水管６から分岐された給水流路１６と、上記補助熱源機２に加熱用の湯水を導入するための加熱往き流路１７とが接続されている。

上記補助熱源機２は、貯湯タンク１の沸き上げ、沸き増しを行うための主加熱手段（図示しないガスエンジンや燃料電池などの排熱を回収する排熱回収型の熱交換器など）とは別に設けられ、主として、貯湯タンク１が湯切れ等した際に所望の温水を得るために用いられる給湯用の補助加熱手段である。この補助熱源機２としては、ガスやオイルを燃料とする公知の瞬間式給湯装置が好適に用いられる。図１に示す給湯システムでは、この補助熱源機２は上記加熱流路１５と加熱往き流路１７とによって貯湯タンク１に並列に接続されている。具体的には、補助熱源機２の入水側に上記加熱往き流路１７が接続され、出湯側に上記加熱流路１５が接続されている。

そして、上記加熱往き流路１７には湯水を強制循環させるための循環ポンプ２１と、補助熱源機２に導入される湯水の温度を検知するための温度センサ２２とが設けられており、循環ポンプ２１の駆動制御によって加熱流路１５を流れる湯水の流量が調節できるように構成されている。なお、この循環ポンプ２１は加熱流路１５側に設けられていてもよい。一方、加熱流路１５には補助熱源機２からの出湯温度を検知するための温度センサ２３と、加熱流路１５の流量を検知する流量センサ２４とが設けられている。

補助熱源機２での加熱運転の開始／停止は、上記制御手段４によって制御可能とされている。すなわち、本実施形態では、この補助熱源機２の制御部（図示せず）と上記制御手段４とは有線または無線により通信接続され、相互に制御信号等のやりとりができるように構成されている。

上記湯水混合弁３は、湯入力、水入力、混合出湯の３つのポートを備えた三方弁であって、湯入力用のポートに上記混合弁湯側流路１４が、水入力用のポートに上記給水管６から分岐された他方の混合弁給水流路１８がそれぞれ接続されるとともに、混合出湯用のポートには給湯管７と接続される出湯流路１９が接続されている。なお、この給湯管７には図示しないカランなどの出湯栓が接続されている。この湯水混合弁３は、湯入力用のポートから入力される温水と水入力用のポートから入力される冷水（水）との混合比率を調整することにより所望温度の温水を生成するものであって、この湯水混合弁３における湯水の混合比率は上記制御手段４によって設定可能とされている。

そして、この図１に示す給湯システムでは、上記混合弁湯側流路１４に切替弁５が設けられている。この切替弁５は、上記混合弁湯側流路１４と給水流路１６とを接続するバイパス流路２０への湯水の導入を調整するための弁装置であって、この切替弁５も上記制御手段４によって制御可能とされている。なお、この図１に示す給湯システムでは、このバイパス流路２０に温水暖房装置などの熱負荷Ｈが設けられている。

そして、この切替弁５と上記湯水混合弁３との間には、湯水混合弁３の湯入力用のポートに導入される湯水の温度を検知するための温度センサ２５が設けられている。また、上記混合弁給水流路１８には、湯水混合弁３の水入力用のポートに導入される水の温度を検知するための温度センサ２６が設けられている。さらに、出湯流路１９には、該出湯流路１９を流れる温水の流量を検知する流量センサ２７と、該出湯流路１９を流れる温水の温度を検知する温度センサ２８と、該出湯流路１９を流れる温水の流量を調整する流量調整弁（出湯流量調整弁）２９とが設けられている。この流量調整弁２９は、上記湯水混合弁３と給湯管７との間の出湯経路上に設けられており、本発明ではこの流量調整弁２９が後述する貯湯タンク１からの給湯において貯湯タンク１の給湯能力を制限する手段として用いられる。

なお、図１において、３０〜３２は給水管６への逆流を防止するための逆止弁をそれぞれ示している。

上記制御手段４は、給湯システムの全体を制御するための制御装置であり、制御用の各種プログラムやデータを備えたマイコンを有して構成されている。そして、この制御手段４は、後述する操作装置（リモコン）１０から与えられる制御信号や上述した各種センサ類からの検知信号等に基づいて給湯システム各部の動作を制御するとともに、給湯システムの状態を上述した各種センサ類からの検知信号に基づいて監視し、給湯システムの状態を操作装置１０の表示部（図示せず）に表示できるようにしている。

上記操作装置１０は、制御手段４に対して操作指令を与えるための操作装置、つまり、給湯システムのリモコンであって、給湯システムに対する各種操作指令を入力するための操作部と給湯システムの状態等を表示する表示部とを主要部として備えた公知の態様のリモコンで構成されている。なお、この操作装置１０は、たとえば、台所や居間などユーザが利用しやすい適所に配設され、上記制御手段４とは有線または無線により通信接続される。

次に、このようにして構成された給湯システムの動作の概略について説明する。この図１に示す給湯システムは、その動作にあたり、貯湯モードと給湯モードとが備えられており、各動作モードにおいて上記制御手段４は以下のような動作制御を行う。

Ａ．貯湯モード
貯湯モードは、貯湯タンク１内の温水を沸き上げるための動作モードである。この貯湯モード時においては、主として、上述した主加熱手段を用いて貯湯タンクの沸き上げ、沸き増しが行われる。主加熱手段の熱量が低い場合には、制御手段４は必要に応じて補助熱源機２も利用して貯湯タンクの沸き上げ、沸き増しを行う。その場合、制御手段４は、補助熱源機２の制御部に対して加熱運転開始を指令するとともに、切替弁５の流路をバイパス流路２０側に切り替え、この状態で循環ポンプ２１を作動させて加熱往き流路１７に強制循環を起こさせる。これにより貯湯タンク１の底部に貯留されている低温の湯水（貯湯タンク１内の温度成層によってタンク底部には低温の湯水が貯留している）を底部接続部１３から加熱往き流路１７に吸い出し、主加熱手段および補助熱源機２で加熱昇温させて、加熱流路１５、頂部接続部１２を経て貯湯タンク１の上部に導入する。その際、貯湯タンク１に導入されない温水は切替弁５、バイパス流路２０、加熱往き流路１７の経路をたどって循環する。これにより、貯湯タンク１の上部に加熱された温水が導入され、貯湯タンク１内の湯水が徐々に昇温される。なお、この貯湯モードは、制御手段４により適時に自動的に、または、操作装置１０の手動操作により実行可能とされている。

Ｂ．給湯モード
給湯モードは、貯湯タンク１内に貯留された温水を利用して給湯を行うための動作モードである。給湯システムがこの給湯モードで動作する場合、制御手段４は、湯水混合弁３の３ポートすべてを開いた状態とする。

そして、この状態で出湯栓が開かれる等して給水管６から低温の水が導入されると、この低温の水の一部が給水流路１６、底部接続部１３を介して貯湯タンク１の底部に流入する。これに伴い、貯湯タンク１の上部に貯留されている高温の温水が押し出されて頂部接続部１２，混合弁湯側流路１４を介して湯水混合弁３の湯入力用のポートに導入される。このとき熱負荷Ｈが使用中である場合には混合弁湯側流路１４を流れる温水の一部がバイパス流路２０に導入されるように切替弁５が調整される。その一方、上記給水管６から導入される低温の水の残部は、混合弁給水流路１８を介して湯水混合弁３の水入力用のポートに導入される。このようにして、湯水混合弁３に温水と水とが導入され、湯水混合弁３で混合されて、出湯流路１９を経て給湯管７に導入される。なお、このとき制御手段４は、出湯流路１９から出湯される温水（温度センサ２８での検知温度）が上記操作装置１０で設定される給湯設定温度と同等になるように、温度センサ２５，２６の検知温度等に基づいて湯水混合弁３の混合比率を調整する。

ところで、このような給湯モードにおいては、貯湯タンク１の蓄熱量（残湯量）が低下して湯切れを起こすと給湯設定温度での出湯が行えなくなる。そのため、この種の給湯システムでは、このような湯切れが生じる前に補助熱源機２での加熱運転が開始されるように構成されている。

具体的には、制御手段４が貯湯タンク１の湯切れ判定を行ない、この判定の結果湯切れと判断したときには補助熱源機２に対して加熱運転開始を指示するように設定されている。この湯切れ判定は、貯湯タンク１の蓄熱量が予め設定された最低蓄熱量Ｘまで低下したかを判定することにより行われる。ここで、この最低蓄熱量Ｘは、制御手段４が補助熱源機２に対して加熱運転の指示を出力してから実際に補助熱源機２から温水が出力されるまでの遅れ（補助熱源機の立ち上がりの遅れ）や、貯湯タンク１内の蓄熱量（残湯量）を検知する温度センサ１１の検知遅れなどの要因に基づいて予め決定される。

制御手段４は、貯湯タンク１の蓄熱量（残湯量）を温度センサ１１の検知信号に基づいて検出し、貯湯タンク１内の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘよりも大きい場合には上述した貯湯タンク１からの給湯を行う。その一方で、貯湯タンク１内の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘに満たない場合には補助熱源機２に対して加熱運転の開始を指示し、補助熱源機２による加熱運転を開始させて補助熱源機２を用いた給湯を開始する。この補助熱源機２を用いた給湯を行う際には、制御手段４は、循環ポンプ２１の駆動制御（流量制御）や補助熱源機２の出湯温度制御を行い、上記湯水混合弁３からの出湯温度（温度センサ２８の検知温度）が給湯設定温度となるようにする。

本発明は、このように構成された給湯システムにおいて、上記最低蓄熱量に対して一回の給湯動作で必要とされる蓄熱量を加えた予想蓄熱量Ｙを設定する予想蓄熱量設定手段を設け、貯湯タンク１からの給湯開始時に、制御手段４が、貯湯タンク１内の蓄熱量と上記予想蓄熱量Ｙとを比較して貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを越えているときには、給湯初期から補助熱源機２の給湯能力を超える能力で貯湯タンク１からの給湯を開始させる。一方、貯湯タンク１からの給湯開始時における貯湯タンク１内の蓄熱量と予想蓄熱量Ｙとの比較の結果、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙに満たないときには、給湯初期から給湯能力を補助熱源機２の給湯能力に制限した状態で貯湯タンク１からの給湯を開始するように構成している。

すなわち、この種の給湯システムでは、貯湯タンク１から給湯を行うときの給湯能力と、補助熱源機２を用いて給湯を行うときの給湯能力とを比較すると、貯湯タンク１の給湯能力が大きい。補助熱源機２として使用される瞬間式の給湯装置の給湯能力は一般的に大きくても２４号程度であるのに対し、貯湯タンク１の給湯能力は３０号程度になる。そのため、上述した湯切れ判定に基づいて補助熱源機２を起動させる構成では、シャワー使用時のように大量の出湯を行った場合、貯湯タンク１からの給湯から補助熱源機２を用いた給湯に切り替わるタイミングで給湯能力が大幅に低下することとなる。

そこで、本発明に係る給湯システムでは、最低蓄熱量Ｘに対して、１回の給湯動作（連続出湯）で必要となる蓄熱量の予想値を加算した予想蓄熱量Ｙを予想蓄熱量設定手段で設定するようにし、貯湯タンク１からの給湯開始時に、貯湯タンク１内の蓄熱量（実際の蓄熱量）と予想蓄熱量Ｙとを比較して、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙより大きければ給湯動作中に湯切れ（湯切れ判定に伴う補助熱源機２を用いた給湯への切り替え）が生じないと予測して給湯初期の時点から貯湯タンク１の給湯能力で給湯を行わせる。また、反対に、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙに満たないときには、給湯初期から貯湯タンク１からの給湯能力を補助熱源機２の給湯能力にまで落として貯湯タンク１からの給湯を行わせるようにしている。

ここで、予想蓄熱量設定手段は、上記制御手段４のマイコンが予想蓄熱量設定手段として機能するように構成される。すなわち、予想蓄熱量Ｙは、上述したように最低蓄熱量Ｘに対して１回の給湯動作で必要となる蓄熱量（予想値）を加えた値であるので、この予想値としては、たとえば、１回の給湯動作ごとに消費される貯湯タンクの蓄熱量を制御手段４に監視・学習させて、その学習値を予想値として用いることができるほか、一時的に大量の温水が必要な場合（たとえば、給水温度の低い冬場におけるシャワー使用時）に消費される貯湯タンク１の蓄熱量を経験的に算出してその値（換言すれば、経験等に基づいて設定される固定値）を用いることができる。このように、予想蓄熱量Ｙとして学習値（具体的には最低蓄熱量Ｘ＋学習値）や固定値（具体的には最低蓄熱量Ｘ＋固定値）を用いる場合には、制御手段４にこれら学習値や固定値のデータを保持させておき、これを予想蓄熱量Ｙとして使用する。

またこの他、この予想蓄熱量Ｙはユーザが任意に設定できるようにすることもできる。この場合、たとえば操作装置１０の操作部を用いてユーザに予想蓄熱量を入力させ、その入力値を制御手段４に予想蓄熱量Ｙとして保持させるように構成する。このように操作装置１０での入力値を用いる場合、上述した学習値や固定値を操作装置１０の表示部に表示し、これをユーザに修正させるように構成することもできる。このように、操作装置１０で任意に入力できるように構成する場合には、上記制御手段４と操作装置１０とが予想蓄熱量設定手段として機能する。

本実施形態では、この予想蓄熱量Ｙとして、貯湯タンク１内にある高温の温水残量が用いられる。したがって、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを越えているかの判断は、貯湯タンク１内の残湯量が予想蓄熱量Ｙとして設定された温水残量を超えているかによって判断される。

ここで、この給湯システムでは、給湯管７から出湯される温水は湯水混合弁３で混合・生成されるように構成されているので、貯湯タンク１内の蓄熱量は、給湯設定温度を超える高温水の温度とその残量の積によって把握される。一方、予想蓄熱量Ｙは、貯湯タンク１からの給湯を用いて給湯設定温度で所定流量の出湯を所定時間継続させたときに消費される貯湯タンク１内の熱量を貯湯タンク１内の高温水の残量に換算して用いる。つまり、この予想蓄熱量Ｙ（残湯量）は、給水／給湯／高温水の各温度と上記所定流量から演算される高温水流量と、上記所定時間との積に基づいて得られた熱量を残湯量に換算して用いる。したがって、上述したように、予想蓄熱量Ｙをユーザに入力させる場合には、たとえば、上記所定時間や所定流量の数値を修正させるようにすることで、予想蓄熱量Ｙの増減をユーザにわかり易く修正させることができるようになる。

なお、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを越えているかの判断を残湯量に換算して行う場合、貯湯タンク１内の残湯量を正確に把握する必要がある一方、貯湯タンク１内の残湯量を検知するための温度センサ１１の数や配設位置には限りがある。そのため、温度センサ１１の配設間隔の中途に予想蓄熱量Ｙに相当する残湯量が設定された場合には、当該位置の直近下位に位置する温度センサ１１が温水を検出できなくなったときから、制御手段４が実際の出湯量に基づいて残湯量の減少を演算し、現時点での残湯量を算出するように構成される。

図２は、このような予想蓄熱量を用いた給湯モードの動作手順の一例を示すフローチャートである。

この図２に示すように、給湯モードで給湯を開始する際には、制御手段４は、まず貯湯タンク１内の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘを超えているかを判断する（図２ステップＳ１参照）。

そして、この判断の結果、貯湯タンク１の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘ以下の場合（図２ステップＳ１でNoの場合）には、貯湯タンク１からの給湯ではなく、補助熱源機２を用いて給湯を開始する（図２ステップＳ７参照）。これに対して、貯湯タンク１の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘを超える場合（図２ステップＳ１でYesの場合）には、貯湯タンク１からの給湯が可能な状態にあるので、貯湯タンク１からの給湯を選択し（図２ステップＳ２参照）、図２ステップＳ３に移行して、貯湯タンク１の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを超えているかを判断する。

そして、この判断の結果、貯湯タンク１の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙ以下の場合（図２ステップＳ３でNoの場合）には、当該給湯動作中（連続給湯中）に貯湯タンク１の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘ未満になるおそれがある（つまり、補助熱源機２を用いた給湯に切り替わるおそれがある）ので、この場合は、貯湯タンク１からの給湯を行う際に、その給湯能力を補助熱源機２の給湯能力に制限して（補助熱源機２の給湯能力まで絞って）給湯を開始する（図２ステップＳ８参照）。

すなわち、この場合、制御手段４は、補助熱源機２の給湯能力を超えた出湯が行われないように流量調整弁２９を制御する。具体的には、給湯栓（図示せず）が大きく開かれるなどして補助熱源機２の給湯能力（最大能力）を超える大量出湯が要求された場合であっても、出湯流量が補助熱源機２の最大給湯能力の出湯流量を超えないように出湯流量調整弁２９の絞り込みを行う。

これに対して、貯湯タンク１の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを超える場合（図２ステップＳ３でYesの場合）には、当該給湯動作中（連続給湯中）に貯湯タンク１の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘ未満になるおそれはない（つまり、補助熱源機２を用いた給湯に切り替わるおそれがない）といえるので、この場合は、給湯能力に制限を設けることなく補助熱源機２の給湯能力を超える能力での出湯を許容して貯湯タンク１からの給湯を開始する（図２ステップＳ４参照）。つまり、この場合、貯湯タンク１の最大給湯能力まで流量調整弁２９を制限することなく出湯を行わせる。

このように、本発明の給湯システムでは、貯湯タンク１からの給湯開始時に、制御手段４が、貯湯タンク１内の蓄熱量と予想蓄熱量Ｙとを比較して貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを越えているときには、給湯初期から補助熱源機２の給湯能力を超える能力での出湯を許容して貯湯タンク１からの給湯を開始させる一方、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙに満たないときには、給湯初期から給湯能力を補助熱源機２の給湯能力に制限した状態で貯湯タンク１からの給湯を開始するので、給湯動作中に貯湯タンク１からの給湯から補助熱源機２を用いた給湯に切り替わって急激に出湯流量が低下することが抑制されるので、ユーザは出湯流量の急激な低下による不快感を抱くことなく快適に温水を使用することができるようになる。

なお、貯湯タンク１内の蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを超えている場合に補助熱源機２の給湯能力を超える能力での出湯を許容する構成を採用すると、給湯動作が予想以上に長時間継続されるなどして消費される蓄熱量が予想蓄熱量Ｙを超えるような場合が生じると、その場合には出湯流量の急激な低下が起こり得る。

そのため、本実施形態に示す給湯システムでは、補助熱源機２の給湯能力を超える能力での出湯を許容した場合には、さらに図２ステップＳ５に移行して、制御手段４が、貯湯タンク１の蓄熱量が予め設定された所定の蓄熱量Ｚ（この所定の蓄熱量Ｚは、最低蓄熱量Ｘ＜蓄熱量Ｚ＜予想蓄熱量Ｙの範囲で設定される）まで低下したかを監視・判断し、貯湯タンク１の蓄熱量が所定の蓄熱量Ｚよりも低下した時点（図２ステップＳ５でYesとなった時点）で、給湯能力を補助熱源機２の最大給湯能力に制限する（図２ステップＳ６参照）。

つまり、この時点で給湯能力を補助熱源機２の最大給湯能力まで予め絞ることによって、給湯動作が継続されることによって貯湯タンク１の蓄熱量が最低蓄熱量Ｘ以下になって補助熱源機２を用いた給湯が開始されるとき（図２のステップＳ６からステップＳ１、Ｓ７の処理）に備えるように構成されている。

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、補助熱源機２が貯湯タンク１に並列に接続されている場合を示したが、図３に示すように、補助熱源機２は貯湯タンク１からの出湯経路上に直列に接続されていてもよい。つまり、本発明は貯湯タンクと補助熱源機とが備えられ、貯湯タンクからの給湯時にタンク内の温水が不足すると補助熱源機を用いた給湯を行うように構成された給湯システムであれば、例示した構成以外の他の構成を備えた給湯システムにも適用可能である。なお、この図３に示す給湯システムにおいて図１に示す給湯システムと機能的に同等の部位には同一の符号を付して説明は省略するが、この給湯システムにおいても貯湯タンク１からの給湯で温水が不足した場合には、補助熱源機２を作動させて湯水混合弁３から給湯設定温度での出湯が行えるように構成されている。

また、上述した実施形態では、貯湯タンク１の蓄熱量を残湯量に換算して制御する場合を示したが、たとえば、貯湯タンク１が温度成層を形成しないタイプの給湯システムなどにおいては、貯湯タンク１の蓄熱量として貯湯タンク１内の温水の温度を用いて制御するように構成することもできる。

また、上述した実施形態では、給湯動作の内容（たとえば、カランやシャワーからの出湯か、浴槽への湯張り用の出湯かなど）にかかわりなく予想蓄熱量Ｙによる給湯能力の制御を行う場合を示したが、浴槽への湯張り用の出湯のようにユーザが出湯流量の変動を実感することがない給湯動作については予想蓄熱量Ｙに基づく給湯能力の制御は行わないように構成することもできる。つまり、この場合、制御手段４は操作装置１０での湯張り操作（たとえば、ふろ自動湯張り運転スイッチの操作）を受け付けたときは、給湯能力の制限は行わずに浴槽への湯張りを開始するように構成される。

なお、上述した実施形態では、主加熱手段については特に図示していないが、この主加熱手段は貯湯タンク１の底部から取り出される低温の温水を加熱昇温させて貯湯タンク１の上部に循環させ得る位置、具体的には、たとえば図１に示す給湯システムでは、補助熱源機２と隣接して直列に配設される。

また、上述した実施形態では、蓄熱槽として貯湯タンク１を用い、該貯湯タンク１内の温水（高温水）を直接給湯に利用するタイプの給湯システムを示したが、蓄熱槽としては熱媒体となる液体を貯留するタンクを用い、この蓄熱槽内の高温熱媒体を蓄熱槽外部の液液熱交換器の一次側に供給し、当該液液熱交換器の二次側の上水を加熱して給湯するタイプの給湯システムにも本発明は適用可能である。なお、その場合、たとえば、補助熱源機２は液液熱交換器の二次側と直列に配設される。

本発明に係る貯湯式給湯システムの一例を示す概略構成図である。 同貯湯式給湯システムにおいて予想蓄熱量を用いた制御の動作手順の一例を示すフローチャートである。 同貯湯式給湯システムの他の構成の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク（蓄熱槽）
２ 補助熱源機
３ 湯水混合弁
４ 制御手段
５ 切替弁
６ 給水管
７ 給湯管
１０ 操作装置
１１ａ〜１１ｄ 温度センサ
２１ 循環ポンプ
２９ 流量調整弁（出湯流量調整弁）

Claims (4)

1. 蓄熱槽の蓄熱量に基づいて前記蓄熱槽からの給湯と補助熱源機を用いた給湯とを切り替えて給湯する構成を備え、前記蓄熱槽内の蓄熱量が予め設定された最低蓄熱量よりも大きい場合には蓄熱槽からの給湯を行い、蓄熱槽内の蓄熱量が前記最低蓄熱量に満たない場合には前記補助熱源機を用いた給湯を行うように構成された貯湯式給湯システムにおいて、
   前記最低蓄熱量に対し、一回の給湯動作で必要とされる蓄熱量を加えた予想蓄熱量を設定する予想蓄熱量設定手段を有し、
   制御手段が、蓄熱槽からの給湯開始時に蓄熱槽内の蓄熱量と前記予想蓄熱量とを比較して蓄熱槽内の蓄熱量が予想蓄熱量を越えているときには、給湯初期から前記補助熱源機の給湯能力を超える能力で蓄熱槽からの給湯を開始するように構成されていることを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 前記制御手段は、前記蓄熱槽からの給湯開始時における蓄熱槽内の蓄熱量と前記予想蓄熱量との比較の結果、蓄熱槽内の蓄熱量が前記予想蓄熱量に満たないときには、給湯初期から給湯能力を前記補助熱源機の給湯能力に制限した状態で前記蓄熱槽からの給湯を開始するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
3. 前記給湯能力の制限は、蓄熱槽からの出湯経路上に設けられた出湯流量調整弁の制御によって行われることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
4. 前記予想蓄熱量は、前記最低蓄熱量に対し、給湯動作ごとに消費される蓄熱槽の蓄熱量に基づいて設定される学習値を加えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の貯湯式給湯システム。

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